Методы синтеза и структура полимеров сложного строения и архитектуры для оптоэлектроники и здоровьесбережения.

Объектами исследования служили люминофор-содержащие сополифлуорены для светодиодов, хемосенсорных устройств и доставки лекарств, сополиамиды с антразолиновыми группами в основной цепи, обладающие высокими фотолюминесцентными свойствами, и сополиамиды с хинолиновыми и пиридил-хинолиновыми звеньями в основной цепи для использования в качестве первапорационных мембран, полимер/углеродные квантовые точки, электроактивные полимерные гели, содержащие восстановленный оксид графена, высокоэффективные мембраны из полигетероариленов различной структуры, а также из новых гибридных полимерных материалов, полимерные комплексы ионов лантаноидов с макромолекулами сложной архитектуры, мультикомпонентные полимеризационно-поликонденсационные сополимеры смешанной линейно-щеточной топологии, гибридные сферические и цилиндрические щетки с ядром поликонденсационного типа и привитыми гидрофильными цепями полиэтилен- и полипропилениминного типов, стеклообразные термостойкие микро- и наногетерогенные сетчатые блок-сополимеры с морфологической структурой типа «зерно-прослойка», гликонаночастицы золота для целевой доставки иммобилизированных химиотерапевтических препаратов в пораженный орган или ткань живого организма, наноструктурированных композиционных материалов на основе полианилина и полипиррола с аллотропными формами углерода. Получен ряд сополифлуоренов, содержащих цианиновые красители, флуоресценция которых уменьшается в кислой области pH, молекулярные щетки на основе полифлуорена – потенциальные наноконтейнеры для доставки гидрофобных лекарств, а также люминофоры с термически активируемой замедленной флуоресценцией и их сополимеры с карбазолом – перспективные материалы для OLED-устройств нового поколения. Из синтезированных антразолин-содержащих полиамидов изготовлены гомогенные мембраны для первапорации, адаптированные к процессам, связанным с переработкой нефти и регенерацией органических растворителей. Показан последовательный рост жесткости пленочных материалов, реализуемый по мере увеличения концентрации фрагментов антразолина в цепях сополиамида: рост модуля и предела пластичности. Есть основания предполагать реализацию в цепях сополиамида дополнительных межмолекулярных взаимодействий при участии антразолиновых циклов. Также можно отметить тенденцию к наблюдаемому при этом росту прочности образцов (при повышении концентрации антразолиновых звеньев с 1 до 10 % прочность пленки растет на 20 %). Получены нанокомпозиты полимер/углеродные квантовые точки с двумя матрицами (полиметилметакрилат и эпоксидная смола) в виде пленок, которые демонстрируют интенсивную фотолюминесценцию. Отработана методика получения пористых электродных материалов на основе частично восстановленного оксида графена (вГО). Проведены исследования химической структуры, морфологии и электрохимических характеристик материлов на основе восстановленного осида графена, стабилизированного водорастворимыми ионогенными и неионогенными полимерами: полиакриламидом, полиакрилатом аммония, полидиаллилдиметиламмоний хлоридом. Определены условия (соотношение ГО:полимер), в которых возможно формирование геля, устойчивого к фазовому разделению. Также был установлен оптимальный режим обработки (180 С, 4 часа) с целью достижения максимальных величин электропроводности и удельной емкости электродных материалов для использования в суперконденсаторах. Наилучшие результаты были достигнуты для электродов синтезированных на основе полиакриламида, что связано с морфологией электрода, обеспечивающей максимальную доступность поверхности графена и функциональных групп на его поверхности для накопления заряда по механизму псевдоемкости. Изготовлены новые гибридные мембраны на основе сополиимида 3,3ꞌ,4,4ꞌ-бензофенонтетракарбонового диангидрида и (80% толуолдиизоцианата + 20% метилендифенилдиизоцианата) (соПИ) с включением добавок титаносиликатных минералов линтисит и натисит. Получены данные о структуре мембран, их физико-механических характеристиках и транспортных свойствах при дегидратации смеси вода-изопропанол в процессе первапорации. Оптимальной структурой, наиболее перспективной для практического использования является соПИ/натисит (20%) гибридная мембрана. Синтезированы гибридные тройные наносистемы Se0/графт-СП-2/фотодитазин на основе фотодитазина, наночастиц селена, полимерного стабилизатора ‒ амфифильной молекулярной щетки с целлюлозой в качестве основной цепи и гидрофильными боковыми цепями полиметакриловой кислоты (графт-СП-2), с разной очередностью введения компонентов, которые перспективны для создания на их основе фоточувствительных гибридных соединений для фотодинамической терапии в борьбе со злокачественными образованиями. Получены данные о взаимодействии молекулярных щеток с целлюлозной основной цепью и привитыми цепями полиметакриловой кислоты с ионами Eu(III), которые важны для расширения возможностей дальнейшего применения этих молекулярных щеток в биомедицине, связанного с исследованием механизма их взаимодействия с поврежденными клетками, органами, тканями, изучением фармакокинетики. Синтезированы образцы гетерофункциональных полиимидных (ПИ) макроинициаторов на основе 4,4'-(1,3-фенилен-диокси)-бисфталевого ангидрида и 4,4'-(2,2-гексафторизопропилиден)-бисфталевого ангидрида со степенью поликонденсации n = 35–65, содержащие в своей структуре ATRP-инициирующие группы в каждом звене основной цепи и алкинильные концевые группы. В контролируемом режиме ATRP синтезированы узкодисперсные образцы термо- и pH-чувствительного поли(N,N-диметиламиноэтилметакрилата), содержащие азидные концевые группы, со степенью полимеризации k в диапазоне 30–220. Синтезированы молекулярные щетки ПИ-прив-ПГЭМА и ПИ-прив-(ПММА-блок-ПГЭМА) с полиимидной основной цепью и гомо- и блок-сополимерными боковыми цепями с различным содержанием фурил-модифицированных звеньев поли(2-гидроксиэтилметакрилат)а. Синтезированные щетки будут использованы для получения на их основе сшитых полимерных систем с помощью термообратимой реакции Дильса-Альдера (ДА)/ретро-ДА. Разработан подход к синтезу новых полимерных сферических щеток миктостроения. Отработаны схемы синтеза макроинициаторов и обрывателей поли-2-алкил-2-оксазолинов на основе производных каликс[8]арена с заданной молекулярной массой и полимеризуемыми концевыми группами типа стирола и малеимида. Структура сополимеров и их мономерный состав подтверждены методом 1Н ЯМР спектроскопии, а молекулярно-массовые и структурные характеристики определены методами гель-проникающей хроматографии и статического рассеяния света. Осуществлен синтез двувторичных ароматических диолов (основных прекурсоров дивинилароматических соединений). Определены оптимальные условия получения этих диолов различными методами избирательного каталитического гидрирования ароматических дикетонов, включающими никель Ренея, его модификации и восстановление боргидридом натрия. Установлено, что использование боргидрида натрия даёт возможность получать чистые диолы в мягких и относительно безопасных условиях (в системах CHCl3 : PEG400 : H2O, при комнатной температуре и атмосферном давлении). Показано, что полученные диолы представляют интерес как для синтеза новых термореактивных полимеров. Осуществлен синтез новых лигандов для гликонаночастиц благородных металлов, содержащих фрагменты моносахаридов (N-ацетил-D-глюкозамина, D-маннозы, D-галактозы и L-фукозы), а также перспективных биологически активных солигандов на основе производных пиразолов, пиразолинов и пиразолидинов. Проведена оценка цитотоксичности гликонаночастиц золота на культурах клеток аденокарциномы ободочной кишки человека и исследованы возможные механизмы их противоопухолевой активности. Разработаны методы синтеза композитов электропроводящих полимеров (полианилин и полипиррол) с аллотропными формами наноуглерода, которые позволяют сохранять общую морфологию наноструктурированной углеродной компоненты, прочно связывать слой электропроводящего полимера с углеродной частицей и совмещать в одном материале свойства углеродного материала со свойствами электропроводящего полимера. Разработанный метод получения полимер-углеродных композитов высоко технологичен, поскольку совмещает в одну стадию синтез электропроводящего полимера и формирование композиционного материала, а также пригоден для получения больших объемов продукта.